СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ВНУТРИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2011 года по МПК B64D41/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе и способу распределения электроэнергии внутри летательного аппарата.

В остальной части данного описания для упрощения описания рассматривается летательный аппарат типа самолета.

Уровень техники

В настоящее время в системах известного уровня техники любое изменение конфигурации электрической защиты самолета требует:

- либо активации вручную защиты путем разрыва цепи, независимо от того, содержит ли такая защита детектирование тока перегрузки и электронное средство управления, и загрузки баз данных, связанных с модулем, который управляет электрическими нагрузками,

- или загрузки всех баз данных компонентов электронной защиты/переключения системы распределения электроэнергии.

Такая электрическая защита может быть разных типов: ht (защита от тока перегрузки), GFI (ПКЗ, прерывание короткого замыкания на землю), AFD (ДДЗ, детектирование дугового замыкания).

Основная функция системы распределения электроэнергии в самолете состоит в том, чтобы эффективно распределять энергию от источника энергии к электрической нагрузке и защищать целостность кабелей между этим источником и этой нагрузкой от перегрева в результате токов перегрузки, превышающих электрическое потребление этой нагрузки, на которые была рассчитана защита. Упомянутая защита обеспечивается компонентом типа плавкого предохранителя, если в ней не предусмотрена переустановка, или компонентом типа прерывателя цепи, если в ней предусмотрена переустановка.

В самолетах последнего поколения используют электронные прерыватели цепи. Конкретные электронные средства измерения и детектирования тока перегрузки затем позволяют интегрировать сложные логические схемы управления и прерывания цепей и могут быть подключены к совместно используемой сети передачи данных, проложенной по всему самолету. Электронные средства прерывания цепи могут использовать или используют компоненты типа реле для нагрузок с большим потреблением (большим, чем15А), упомянутые компоненты тогда представляют собой компоненты типа RCCB (ПЦДУ, прерыватели цепи с дистанционным управлением), также называемые CPD (УКЗ, устройство коммутации и защиты), или электронные компоненты на основе транзисторов, причем упомянутые компоненты затем представляют собой электронные устройства защиты/переключения типа SSPC (ПКМ, полупроводниковый контроллер мощности). Такие электронные устройства защиты/переключения концентрируют и интегрируют внутри центров распределения самолета (эквивалентны электрическим распределительным коробкам).

В каждом из этих центров распределения электричества каждое из этих электронных устройств защиты/переключения запрограммировано с помощью программных средств с использованием базы данных, определяющей существенные параметры их функционирования, такие как правила определения тока перегрузки относительно потребления соответствующей нагрузки (мера), название нагрузки, снабжаемой энергией, ее положение в электрическом центре, ее статус (замкнуто/разомкнуто), статус ее установки (наличие или отсутствие нагрузки в самолете), ее логические схемы управления.

Задачи технического обслуживания, связанные с конфигурацией компонента защиты/переключения во время установки нового оборудования, требуют модификации кабелей и загрузки баз данных для систем электрического распределения и соседних систем. Такие модификации приводят к ряду трудно выполняемых, дорогостоящих задач, требующих обездвиживания самолета и ресурсов для привлечения услуг изготовителя и/или поставщика, причем соответствующая конструкция представляет собой дополнительные действия.

Цель изобретения состоит в решении упомянутой технической задачи для обеспечения возможности активации или дезактивации подачи электроэнергии к электрическим системам, связанным с использованием электронных компонентов защиты/переключения, без необходимости применения процедур загрузки бортового программного обеспечения, связанного с глобальной конфигурацией самолета.

Сущность изобретения

Изобретение относится к системе распределения электроэнергии внутри летательного аппарата, содержащей, по меньшей мере, две системы распределения электроэнергии, по меньшей мере, от одного источника энергии к электрическим нагрузкам данного летательного аппарата через электрические и/или электронные компоненты защиты/переключения, причем эти компоненты можно конфигурировать, и ими можно управлять с помощью специализированных электронных средств. Каждая из систем распределения электроэнергии содержит командные электронные средства, в которые загружают файл конфигурации, выделяя статус установки для каждого из компонентов защиты/переключения.

Предпочтительно статус установки жестко кодирован в каждом из файлов конфигурации для каждой электрической нагрузки.

Предпочтительно каждую электрическую нагрузку идентифицируют как "конфигурируемая нормально" или "конфигурируемая типа включил и полетел" в базе данных конфигурации самолета, причем принятый по умолчанию статус установки выделяют для каждой нагрузки через файл конфигурации.

Предпочтительно для нагрузки, идентифицированной как "конфигурируемая нормально", статус установки устанавливают как фиксированное значение, которое представляет собой принятое по умолчанию значение. Для нагрузки, идентифицированной как "конфигурируемая включил и полетел", статус установки представляет собой переменный параметр относительно команды, поступающей через интерфейс, и в отношении принятого по умолчанию значения.

Предпочтительно система в соответствии с изобретением содержит интерфейс, состоящий из части терминала для отображения и ввода данных и логической части для управления электрическими состояниями электронных компонентов защиты/переключения. Такой интерфейс содержит средство передачи, по меньшей мере, одной команды установить или демонтировать, для динамической модификации запрограммированного статуса установки.

Предпочтительно летательный аппарат представляет собой самолет.

Изобретение также относится к способу распределения электроэнергии внутри летательного аппарата, в котором электроэнергию распределяют, по меньшей мере, от одного источника энергии с помощью, по меньшей мере, двух систем распределения электроэнергии в направлении электрических нагрузок этого летательного аппарата через электрические и/или электронные компоненты защиты/переключения, причем эти компоненты можно конфигурировать, и ими можно управлять с помощью команд с использованием специализированных средств. Способ характеризуется также тем, что загружают файл конфигурации, который для каждого из компонентов защиты/переключения выделяет статус установки в электронных средствах команд каждой системы распределения.

Предпочтительно статус установки жестко кодирован в каждом из файлов конфигурации для каждой из электрических нагрузок. Каждая электрическая нагрузка идентифицирована как "конфигурируемая нормально" или "конфигурируемая включил и полетел".

Предпочтительно принятый по умолчанию статус установки выделяют для каждой нагрузки. Для нагрузки, идентифицированной как "конфигурируемая нормально", статус установки установлен на фиксированном значении, которое представляет собой принятое по умолчанию значение. Для нагрузки, идентифицированной как "конфигурируемая включил и полетел", статус установки представляет собой переменный параметр, относящийся к команде, поступающей через интерфейс, и к принятому по умолчанию значению.

Предпочтительно интерфейс предоставляет команду установить/демонтировать:

- если нагрузка идентифицирована в базе данных как "конфигурируемая нормально", интерфейс не авторизует доступ к команде установить/демонтировать и вырабатывает предупреждение для своего оператора,

- если нагрузка идентифицирована как "конфигурируемая включил и полетел", интерфейс предлагает доступ к командной странице, обеспечивающей возможность модификации статуса установки электрической защиты.

Изобретение также относится к летательному аппарату, содержащему упомянутую систему, и летательному аппарату, содержащему систему, позволяющую воплотить упомянутый способ.

Изобретение обеспечивает возможность предварительной прокладки кабелей. Это позволяет активировать электрические системы и коммуникационные данные, связанные с ними, через конкретный интерфейс человек/машина в соответствии с потребностями клиента.

Кроме того, изобретение позволяет уменьшить затраты, связанные с техническим обслуживанием, а именно на уровне пользователя клиент/самолет. Оно эффективно позволяет сократить время обездвиживания самолета и повышает независимость клиента от помощи изготовителя и/или поставщика.

Наконец изобретение позволяет избежать ошибки установки, поскольку оно не требует выполнения действий по оборудованию самолета.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 иллюстрируется система, предназначенная для распределения электроэнергии внутри летательного аппарата в соответствии с изобретением.

На фиг.2 иллюстрируется система интерфейса и центры распределения в системе в соответствии с изобретением.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 иллюстрируется система электрического распределения самолета, функция которой состоит в подаче электроэнергии ко всем электрическим нагрузкам (оборудованию) самолета или потребителям электричества. Такая система содержит первичную систему 10 распределения электричества и вторичную систему 11 распределения электричества.

Первичная система 10 распределения получает энергию от генераторов 12, 13, 14 и 15 и, в случае необходимости, от вспомогательного источника 16.

Вторичная система 11 распределения получает энергию от этой первичной системы 10 распределения. Каждая из этих систем 10 и 11 распределения передает энергию в электрические нагрузки: электрические нагрузки 18 с высоким потреблением энергии и электрические нагрузки 19 с низким потреблением энергии, соответственно.

В каждой из этих двух систем, в соответствии с изобретением, показан файл конфигурации, FC1 и FC2, соответственно, который получают на основе инструментов управления конфигурацией самолета.

Функция первичной системы 10 распределения электроэнергии поэтому состоит в том, чтобы:

- управлять общей электрической цепью самолета в соответствии с доступностью генераторов 12, 13, 14 и 15 электроэнергии через контакторы/переключатели питания,

- распределять электроэнергию в направлении потребителей большой мощности самолета, таких как насосы керосина, исполнительные устройства управления полетом, с использованием компонентов защиты/переключения типа ПЦДУ, которые представляют собой конфигурируемые электромеханические компоненты, команды в которые можно передавать с использованием специализированных электронных средств,

- распределять электроэнергию в направлении вторичной системы 11 распределения электроэнергии.

Функция вторичной системы 11 распределения поэтому представляет собой следующее:

- распределять электроэнергию для всех электрических нагрузок самолета с низкой мощностью потребления (таких как компьютеры авионики) через линию распределения высокой плотности путем использования электронных компонентов защиты/переключения типа ТТКМ, которые представляют собой исключительно электронные компоненты, которые можно конфигурировать и которыми можно управлять с помощью специализированных электронных средств,

- передавать команды в эти электронные компоненты защиты/переключения таким образом, чтобы электрические нагрузки получали или не получали энергию в соответствии с заранее установленными логическими схемами,

В соответствии с изобретением электронные компоненты защиты/переключения конфигурируют электронным способом, используя файлы FC1 и FC2 конфигурации. Эта файлы FC1 и FC2 конфигурации представляют собой базы данных, загруженные в командное электронное средство вторичных и первичных систем 10 и 11, которые позволяют выделять характеристики для каждого электронного компонента защиты/переключения, что позволяет каждому компоненту управлять соответствующей линией электропитания. Статус установки электронного компонента защиты/переключения представляет характеристику конфигурирования самолета.

Как показано на фиг.2, интерфейс человек/машина, используемый для воплощения изобретения, представляет собой интерфейс, состоящий из части 20 "терминала" для отображения и ввода данных и "логической" части 21, предназначенной для управления электрическими состояниями электронных компонентов защиты/переключения центра 22 распределения электроэнергии через двунаправленную шину 23 передачи данных.

Таким образом, с помощью изобретения становится возможным активировать или деактивировать подачу электроэнергии и соответствующие электрические функции (BITE - ВТО, встроенное тестовое оборудование, детектирование триггера, функцию переключения, сигналов тревоги кабины экипажа и т.д. …) без необходимости выполнения трудноосуществимых задач технического обслуживания, путем установки новых электронных компонентов защиты/переключения и загрузки модифицированных баз данных для всего оборудования.

Пример варианта воплощения

В изобретении каждую электрическую нагрузку идентифицируют как "конфигурируемую нормально" или "конфигурируемую включил и полетел" в базе данных конфигурации самолета, при этом принятый по умолчанию статус установки выделяют для нее через файл конфигурации.

Концепция "включил и полетел" аналогична концепции "включил и работай" ("Plug and Play") при обработке данных, которая позволяет использовать электрическую нагрузку, вновь подсоединяемую к электрической цепи, при выполнении минимальных операций/изменения конфигурации системы распределения электроэнергии, и минимальные изменения в прокладке кабелей после ее физической установки. Электронные компоненты защиты/переключения, поэтому, предварительно установлены в системе распределения электроэнергии и заранее запрограммированы в отношении нагрузки, питание которой предполагается осуществлять с помощью системы. Активация линии распределения электроэнергии не требует трудновыполнимых работ по техническому обслуживанию, а исключительно активации программных средств через интерфейс, что обеспечивает возможность передачи данных, состоящих из команд, и восстановления данных из центров распределения электроэнергии.

Для каждой электрической нагрузки типа "конфигурируемая включил и полетел" соответствующий центр распределения электроэнергии рассчитывает статус установки соответствующего электронного компонента защиты/переключения по принятому по умолчанию статусу, определенному в файле конфигурации, и из команды, принятой через интерфейс. Центр распределения электроэнергии затем может передавать этот статус установки во все соответствующие электрические системы.

Для каждой электрической нагрузки типа "конфигурируемая нормально" соответствующий центр распределения электроэнергии просто учитывает принятый по умолчанию статус для установления статуса установки соответствующего компонента защиты/переключения. Любые команды установки, поступающие из интерфейса для этой нагрузки, игнорируются.

В системах распределения электроэнергии статус установки жестко закодирован, то есть "установлен"/"неустановлен", в каждом из файлов конфигурации нагрузки следующим образом:

- принятое по умолчанию значение статуса установки каждой электрической нагрузки определено в файлах конфигурации, генерируемых инструментами управления конфигурацией системы, предоставляемых производителем корпуса летательного аппарата.

- Для каждой электрической нагрузки, идентифицированной как "конфигурируемая нормально", статус установки заморожен на установленном значении, которое представляет собой принятое по умолчанию значение.

- Для каждой электрической нагрузки, идентифицированной как "конфигурируемая включил и полетел", статус установки представляет собой переменный параметр, значение которого связано с командой, поступающей через интерфейс, и связано с принятым по умолчанию значением.

- Если статус установки сконфигурирован как "не установлен", центр распределения электроэнергии принудительно разрывает цепь защиты.

Интерфейс, иллюстрируемый на фиг.2, используют для управления электронными компонентами защиты/переключения, для их поддержания, когда они в разомкнутом положении. Это позволяет отключать источник электроэнергии для полностью надежного действия оператора. Интерфейс также позволяет повторно устанавливать электронный компонент защиты/переключения после того, как его функция разъединения была вынужденно переведена в разомкнутое состояние.

Такой интерфейс имеет дополнительную функцию, позволяющую ему передавать команду установить или демонтировать для динамической модификации статуса установки, запрограммированного в базе данных электрических центров.

Файлы конфигурации интерфейса также содержат тип электрической нагрузки, ассоциированный с защитой центра распределения электроэнергии, а именно "конфигурируемый нормально" или "конфигурируемый включил и полетел".

Статус электрической установки электронных компонентов защиты/переключения в базе данных интерфейса динамически принимает информацию от передаваемых данных, получаемых из центров распределения электроэнергии.

Функция интерфейса, позволяющая передавать команду установить/демонтировать электрическую защиту, состоит в следующем:

- если нагрузка идентифицирована в базе данных как "конфигурируемая нормально", интерфейс не разрешает доступ к командной странице установить/демонтировать и предупреждает об этом оператора. Параллельно с этим, командная логическая часть интерфейса запрещает какую-либо команду установки.

- если нагрузка идентифицирована как "конфигурируемая включил и полетел", интерфейс предлагает доступ к командной странице, позволяя модифицировать статус установки электрической защиты. Параллельно с этим командная логическая схема интерфейса позволяет передавать команду установить или демонтировать.

Возможность модификации статуса установки компонента защиты/переключения нагрузки типа "включил и полетел" предлагается только, когда летательный аппарат находится на земле, безопасные последствия произвольной установки большого количества электронных компонентов защиты/переключения, возможно, представляют собой наибольшую важность.

Варианты воплощения

Изобретение можно применять для всех электрических нагрузок самолета, которые защищены электронной защитой с высокой степенью предупредительных ограничений: рабочая избыточность, постоянная проверка целостности программного средства для исключения режимов общего отказа.

Изобретение можно применять в, так называемых, обычных технологиях защиты, не связанных с интеграцией программных средств. В этом случае логические схемы получают с использованием кабелей и реле.

Изобретение также можно применять для активации функций логических схем подачи электроэнергии, интегрированных в базах данных. Это позволяет запрещать или автоматически активировать функции в соответствии с задачами, рассматриваемыми или выбираемыми для летательного аппарата. Например, можно выбрать, следует или нет активировать логические схемы снабжения электроэнергией, связанные с использованием электрических нагрузок, для обеспечения миссии самолета, например, типа дозаправки топливом в полете, воздушной доставки, ….

Изобретение также можно применять для активации или деактивации функций защиты (ПКЗ, ДДЗ), специфичных для защиты типа ТТКМ и ПЦДУ с учетом потребностей подключенного оборудования.

Изобретение относится к системе и способу распределения электроэнергии внутри летательного аппарата. Система содержит первичную (10) и вторичную (11) системы распределения электроэнергии для распределения электроэнергии от нескольких источников (12-16) энергии к электрическим нагрузкам (18, 19) летательного аппарата через конфигурируемые электрические и/или электронные компоненты защиты/переключения. Каждая из систем (10, 11) распределения электроэнергии содержит электронные средства команд, в которые загружен файл (FC1, FC2) конфигурации, назначающий статус установки для каждого из компонентов защиты/переключения. Первичная система (10) распределения электроэнергии получает энергию от источников энергии (12-16) и передает энергию в электрические нагрузки (18) с высоким потреблением энергии. Вторичная система (11) распределения электроэнергии получает энергию от первичной системы (10) распределения энергии и передает энергию в электрические нагрузки (19) с низким потреблением энергии. Способ заключается в том, что электроэнергию распределяют от нескольких источников энергии с помощью двух систем распределения электроэнергии, первичной (10) и вторичной (11) систем, в направлении электрических нагрузок летательного аппарата через конфигурируемые электрические и/или электронные компоненты защиты/переключения, которыми управляют с помощью команд с использованием электронных средств. При этом в электронные средства команд каждой системы (10, 11) распределения электроэнергии загружают файл конфигурации (FC1, FC2), который назначает статус установки для каждого из компонентов защиты/переключения. Достигается обеспечение возможности активации или дезактивации подачи электроэнергии к электрическим системам, связанным с использованием электронных компонентов защиты/переключения, без необходимости применения процедур загрузки бортового программного обеспечения, связанного с глобальной конфигурацией самолета во время установки нового оборудования. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система распределения электроэнергии внутри летательного аппарата, содержащая две системы распределения электроэнергии, первичную и вторичную системы, для распределения электроэнергии от нескольких источников энергии к электрическим нагрузкам летательного аппарата через конфигурируемые электрические и/или электронные компоненты защиты/переключения, причем указанные компоненты являются управляемыми с помощью команд с использованием электронных средств, при этом каждая из систем распределения электроэнергии содержит электронные средства команд, в которые загружен файл конфигурации, назначающий статус установки для каждого из компонентов защиты/переключения, при этом первичная система распределения электроэнергии получает энергию от источников энергии и передает энергию в электрические нагрузки с высоким потреблением энергии с помощью конфигурируемых электромеханических компонентов защиты/переключения, а вторичная система распределения электроэнергии получает энергию от первичной системы распределения энергии и передает энергию в электрические нагрузки с низким потреблением энергии с помощью конфигурируемых электронных компонентов защиты/переключения.

2. Система по п.1, в которой статус установки жестко кодирован в каждом из файлов конфигурации для каждой из электрических нагрузок.

3. Система по п.2, в которой каждая электрическая нагрузка идентифицирована как "конфигурируемая нормально" или "конфигурируемая включил и полетел" в базе данных конфигурации самолета.

4. Система по п.3, в которой принятый по умолчанию статус установки назначен для каждой нагрузки через файл конфигурации.

5. Система по п.4, в которой для нагрузки, идентифицированной как "конфигурируемая нормально", статус установки установлен на фиксированном значении, которое представляет собой принятое по умолчанию значение.

6. Система по п.4, в которой для нагрузки, идентифицированной как "конфигурируемая включил и полетел", статус установки представляет собой переменный параметр в отношении команды, поступающей из интерфейса, и в отношении принятого по умолчанию значения.

7. Система по п.1, которая содержит интерфейс, состоящий из части терминала, которая позволяет отображать и вводить данные, и логической части, которая позволяет передавать команды об электрическом статусе электронных компонентов защиты/переключения.

8. Система по п.7, в которой указанный интерфейс содержит средство передачи, по меньшей мере, одной команды - установить или демонтировать, позволяющей выполнять динамическую модификацию запрограммированного статуса установки.

9. Система по п.1, в которой летательный аппарат представляет собой самолет.

10. Способ распределения электроэнергии внутри летательного аппарата, характеризующийся тем, что электроэнергию распределяют от нескольких источников энергии с помощью двух систем распределения электроэнергии, первичной и вторичной систем, в направлении электрических нагрузок летательного аппарата через конфигурируемые электрические и/или электронные компоненты защиты/переключения, которыми управляют с помощью команд с использованием электронных средств, причем первичная система распределения электроэнергии получает энергию от источников энергии и передает энергию в электрические нагрузки с высоким потреблением энергии с помощью конфигурируемых электромеханических компонентов защиты/переключения, а вторичная система распределения электроэнергии получает энергию от первичной системы распределения энергии и передает энергию в электрические нагрузки с низким потреблением энергии с помощью конфигурируемых электронных компонентов защиты/переключения, при этом в электронные средства команд каждой системы распределения электроэнергии загружают файл конфигурации, который назначает статус установки для каждого из компонентов защиты/переключения.

11. Способ по п.10, в котором статус установки жестко закодирован в каждом из файлов конфигурации для каждой из электрических нагрузок.

12. Способ по п.11, в котором каждую электрическую нагрузку идентифицируют как "конфигурируемая нормально" или "конфигурируемая включил и полетел".

13. Способ по п.12, в котором принятый по умолчанию статус установки назначают для каждой нагрузки.

14. Способ по п.13, в котором для каждой нагрузки, идентифицированной как "конфигурируемая нормально", статус установки устанавливают на фиксированном значении, которое представляет собой принятое по умолчанию значение.

15. Способ по п.13, в котором для каждой нагрузки, идентифицированной как "конфигурируемая включил и полетел", статус установки представляет собой переменный параметр в отношении команды, поступающей из интерфейса, и в отношении принятого по умолчанию значения.

16. Способ по п.15, в котором интерфейс дает команду установить/демонтировать, причем:
если нагрузка идентифицирована в базе данных как "конфигурируемая нормально", интерфейс не разрешает доступ к странице команды установить/демонтировать и предупреждает оператора о ней;
если нагрузка идентифицирована как "конфигурируемая включил и полетел", интерфейс предлагает доступ к командной странице, обеспечивая модификацию статуса установки электрической защиты.

17. Способ по п.10, в котором летательный аппарат представляет собой самолет.

18. Летательный аппарат, содержащий систему по п.1.

19. Летательный аппарат, содержащий систему, позволяющую осуществить способ по п.10.